第8章 皮带传动

1 2 3 4
强力层是承受载荷的主体，分为帘布结构和线绳结构两种。帘布结 构抗拉强度高，制造方便。线绳结构比较柔软，弯曲性能较好，但拉伸 强度低，常用于载荷不大，直径较小的带轮和转速较高的场合。伸张层 和压缩层均由胶料组成，包布层由胶帆布组成，是带的保护层。
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2．普通V带规格
Ld
节面
v
节线
a1
d d1
n1
n2
d d2பைடு நூலகம்
a
图8-4 V带的节面和节线
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8.2.2 V带带轮
1．带轮的材料 带轮材料常采用HT150、HT200等灰铸铁制造。带速较高、功率较大 时宜采用铸钢或钢板冲压后焊接，小功率传动时可采用铸铝或塑料。 2．带轮的结构 V带轮按轮辐结构不同分为四种型式，如图8-5所示。设计时，可根据 带轮的基准直径来确定其结构形式。 当dd≤（1.5～3）do (do为轴的直径)时,可采用实心带轮（图a）； 当dd≤300mm时，可采用辐板带轮（图b）； 当dd≤400mm时，可采用孔板带轮（图c）； 当dd＞400mm时，可采用椭圆剖面的轮辐带轮（图d）。
0.8 h1 0.8α1
f1
注:
0.2 h1
f2
0.2 h2
B为轮缘宽度，L为带轮轮毂宽度，其他参数意义见图8-5所示。
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8.3 带传动的工作能力分析
8.3.1 带传动的受力分析
1．有效拉力Fe 为保证带传动正常工作，带传动须以一定的张紧力套在带轮上。带传 动静止时，带两边承受的拉力相等，称为初拉力Fo，[见图8-7(a)]。 当 带工作时，由于带与带轮间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。进 入主动轮的一边被拉紧，称为紧边，拉力由Fo增大到F1 [见图8-7(b)] ； 而另一边被放松，称为松边，其拉力由Fo减小到F2。
D
27.0 32.7 8.1 19.9 37±0.6 23 12
E
32.0 38.7 9.6 23.4 44.5±0.7 28 15
B=（z－1）e＋2f (z—轮槽数) da= dd +2ha 0.2～0.5 1.0～1.6 － ≤315 － ＞315 1.6～2.0 － － ≤475 ＞475 1.6～2.0 － － ≤600 ＞600
普通V带的尺寸已标准化，按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、 D、E七种型号。各种型号的普通V带的尺寸见表8-2。
表8-2 普通V带的型号及剖面尺寸
带 型
Y Z A B C D E
节宽b （mm）
5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0
顶宽b （mm）
6 10 13 17 22 32 38
n1
n2
同步带传动工作时，带上的齿与带轮上的齿相互啮合，以传递运动和动力。同步带传 动可避免带与轮之间产生滑动，以保证两轮圆周速度同步。常用于数控机床、纺织机械、 医用机械等需要速度同步或传动功率较大的场合。
齿 孔 带 传 动
齿孔带传动 工作时，带上的孔与轮上的齿相互啮合，以传递运动。如放映机、打印 机采用的是齿孔带传动，被输送的胶片和纸张就是齿孔带。
带的打滑和弹性滑动是两个完全不同的概念。打滑是因 为过载引起的，因此可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性 和拉力差引起的，是带传动正常工作时不可避免的现象。
图8-7 传动带承受的拉力
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紧边与松边拉力的差值（F1－F2）为带传动中起传递力矩作用的拉力，称为 有效拉力Fe，即 F F F
e 1 2
有效拉力Fe等于带与带轮接触弧上的摩擦力总和。由摩擦的特点可知，在初 拉力一定的情况下，带与带轮之间的摩擦力是有限的。当所要传递的圆周力超过 摩擦力总和的极限值时，带将沿带轮产生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。 打滑时从动轮转速急剧下降，以至丧失工作能力，同时也加剧了带的磨损，因此 应尽量避免出现打滑现象。 2．最大有效拉力 在带传动中，当带与带轮表面间即将打滑 时，摩擦力达到时极限值，带所能传递的有效 拉力也达到最大值。
3．带轮的基本尺寸
b bd
r
带轮的基本尺寸分为轮槽尺寸和结构尺寸两部分。参见表8-3、表8-4和图8-5、图8-6。
ha
B
3.2
其余
12.5
φ
r
df
6.3
δ
da dd
da
dd
f
e
L
图8-6 轮槽剖面尺寸
dh
d1
3.2
6.3
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表8-3 V带轮轮槽尺寸 （mm）
槽 型
基准宽度 bd 顶 宽 b 基准线上槽深 hamin 基准线下槽深 hfmin 槽间距 e 槽中心至轮端面间距 fmin 最小轮缘厚度 δmin 轮缘宽度 B 外径da r1 r2 32 轮槽角 φ(°) 34 36 38 对应 基准 直径 dd ≤60 － ＞60 － － ≤80 － ＞80 0.5～1.0 － ≤118 － ＞118 － ≤190 － ＞190
摩 擦 带 传 动
多楔带相当于若干根V带的组合。传递功率大，传动平稳，结构紧凑，常用于要求结 构紧凑的场合，特别是需要V带根数多的场合。
圆带的横截面为圆形，一般用皮革或棉绳制成。圆带传动只能传递较小的功率，如缝 纫机、真空吸尘器、磁带盘的机械传动等。
啮 合 带 传 动
靠带齿的 啮合来传 递运动和 动力
Y
5.3 6.3 1.6 4.7 8±0.3 6 5
Z
8.5 10.1 2.0 7.0 12±0.3 7 5.5
A
11.0 19.2 2.75 8.7 15±0.3 9 6
B
14.0 17.2 3.5 10.8 19±0.4 11.5 7.5
C
19.0 23 4.8 14.3 25.5±0.5 16 10
B
B
12.5
12.5
12.5
12.5
s1
12.5
12.5
12.5
其余
12.5
12.5
3.2
3.2
其余
B 3.2
其余
s
S2
da
s
a2
f2
1:25
h2
1:25
da dd
1:25
dd
a1
da dd
1:25
h1
dk
6.3
6.3
dh 6.3
6.3
L
L
dh
L
dh
d1
3.2
6.3
3.2
d1
3.2
6.3
d1
f1
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8.1.2 带传动的特点
与其他机械传动相比，摩擦带传动具有以下特点： (1)结构简单，制造、安装和维护方便；适宜用于两轴 中心距较大的场合。 (2)胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳、噪声小。 (3)过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏，起安 全保护作用。 (4) 带与带轮之间存在一定的弹性滑动但不能保持准确 的传动比。传动精度和传动效率较低。 (5)传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。 (6)外廓尺寸大, 结构不够紧凑。 (7)带的寿命较短，需经常更换。 根据上述特点，带传动多用于：①中、小功率传动（ 通常不大于100kW）；②原动机输出轴的第一级传动（高 速级）；③传动比要求不十分准确的机械。
8.3.2 带的应力分析
1．带传动时将产生的三种应力:由拉力产 生的应力,离心拉应力与弯曲应力 。 2．应力分布情况 三种应力分布如图 8-8所示。带在工作过程 中，其应力是不断变化的，最大应力发生在紧 边开始进入小带轮处，其值为：
图8-8 传动带工作时的应力分布
max 1 b1 c
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8.2 普通V带和V带轮
V带分为普通V带、窄V带、大楔角V带 等多种类型，其中普通V带应用最广。
8.2.1 普通V带
1．普通V带的构造 标准V带都制成无接头的环形，截面形 状为等腰梯形，两侧面的夹角 =40°。其 (b) 线绳结构 横截面由强力层1、伸张层2、压缩层3和包 (a)帘布结构 图8-3 V带结构 布层4构成，如图8-3 所示。
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8.3.3 弹性滑动和打滑
1．带的弹性滑动
带是弹性体，受到拉力作用后将产生弹性变形。由于紧边和松边的拉力不同，弹性 变形量也不同。 如图8-9所示，在主动轮上，当带从紧边A点转到松边B点的过程中，拉力由F1逐渐 降至F2，带因弹性变形渐小而回缩，由B点缩回至E点，于是带与带轮之间产生了向后 的相对滑动，带的圆周速度滞后于带轮的圆周速度。这种现象也同样发生在从动轮上， 但情况相反，带将逐渐伸长，这时带的圆周速度超前于带轮的圆周速度。 这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，称为弹性滑动。在摩擦 带传动中，弹性滑动是不可避免的。 带传动中，由于弹性滑动而引起的从动轮圆周速度 v2低于主动轮圆周速度 v1的相对 d n d d 2 n2 v v 比率称为滑动率，用 表示，即 1 2 d1 1 v1 d d 1n1 dd 2 n i 1 n2 d d 1 (1 )
在正常传动中，滑动率 ＝0.01~0.02,故在一 般计算中可忽略不计。此时传动比计算公式可 简化为： n1 d d 2
i n2 d d1
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图8-9 带传动的弹性滑动
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2．打滑
当需要传递的有效拉力（圆周力）大于极限摩檫力时， 带与带轮间将发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑将造 成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。 带在大轮上包角一般大于在小轮上的包角，所以打滑总是先 在小轮上开始。
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d1 (1.8～2) do d0由轴的设计确定
da d d ＋ 2 ha
（da－2(H＋δ)—d1）/2；式中H=h1+h2 m＋d1 (0.2～0.3)B ≥1.5S ≥0.5S
200 P nA
h1 椭圆轮辐结构尺寸 α1
P—功率（kW） A—轮辐数 n—转速（r/min） 0.4 h1
h2 α2
高 度h （mm）
4 6 8 11 14 19 23
质量m ( kg / m)
0.03 0.06 0.11 0.19 0.33 0.66 1.02
楔角

40°
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V带弯绕在带轮上产生弯曲，外层受拉伸变长，内层受压缩变短，两 层之间存在一层长度不变的中性层，中性层面称为节面，如图8-4所示。 节面的周长为带的基准长度Ld，节面的宽度称为节宽bp。普通V截面 高度h与节宽bp的比值已标准化（约为0.7）。 带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，以供识别和选用。例 如，B2240 GB/T11544-97，表示B型V带，带的基准长度为2240mm。
注: 1. 轮槽角φ＜V带楔角
是为了保证V带绕在带轮上工作时能与轮槽侧面紧密贴合。
2. 槽间距e的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的距离，不论相邻与否。
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表8-4 V带轮结构尺寸
L 带轮外型结构尺寸 (1.5～2) do m dk 辐板、孔板结构尺寸 S S1 S2
2 1
n1
n2
（a）
（b ） 图8-2 平带传动形式
（c）
3
8.1.1 带传动的类型
图8-1 工作原理图
根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮 合带传动两类。具体应用特点及应用场合见表8-1。
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传动 方式 传动原理 摩擦 带传动是 依靠带与 带轮之间 的摩擦力 传递运动 的。按带 的横截面 形状不同 可分为四 种类型， 如图8-2 所示。 类 型 平 带 传 动 V 带 传 动 多 楔 带 传 动 圆 带 传 动 同 步 带 传 动 示意图 特点及应用 平带的横截面为扁平矩形，其工作面为内表面。常用的平带为橡胶帆布带。 平带传动的形式一般有三种：最常用的是两轴平行，转向相同的开口传动（见图82a）；还有两轴平行，转向相反的交叉传动（见图8-2b）和两轴在空间交错90°的半交叉 传动（见图8-2c）。 V带的横截面为梯形，其工作面为两侧面。V带传动由一根或数根V带和带轮组成。 V带与平带相比，由于正压力作用在楔形截面的两侧面上，在同样的张紧力条件下， V带传动的摩擦力约为平带传动的三倍，能传递较大的载荷，故V带传动应用很广泛。
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第8章 皮带传动
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 带传动的类型和特点 普通V带和V带轮 带传动的工作能力分析 普通V带传动的设计计算 带传动的张紧维护与安装
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8.1 带传动的类型和特点
带传动是应用很广泛的一种机械传动。当主动轴和从动轴相距较远时, 常采用这种传动方式。 带传动由主动带轮1、从动带轮2和挠性带3组成，借助带与带轮之间的 摩擦或相互啮合，将主动轮1的运动传给从动轮2，如图8-1所示。